測量誤差及其消除方法課件

無論是由于電工儀表本身的誤差和測量方法不完善引起的誤差，還是其他因素（外界環(huán)境的變化、操作者觀測經(jīng)驗(yàn)不足等）引起的誤差，最終都會在測量結(jié)果上反映出來，即造成測量結(jié)果與被測量實(shí)際值存在差異，這種差異稱為測量誤差。第1頁/共27頁

可見，測量誤差是由多種原因共同造成的。那么，測量誤差可以分為幾類呢？它們分別是由哪些因素造成的呢？我們又如何來消除它們呢？第2頁/共27頁

根據(jù)產(chǎn)生測量誤差的原因不同，測量誤差可分為三類：

1、系統(tǒng)誤差

2、偶然誤差

3、疏失誤差

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定義：指在相同條件下多次測量同一量時(shí)，誤差的大小和符號均保持不變，而在條件改變時(shí)遵從一定規(guī)律變化的誤差。

特點(diǎn)：具有一定的變化規(guī)律。

一、系統(tǒng)誤差第4頁/共27頁1、測量儀表的誤差。包括基本誤差和附加誤差。

2、測量方法的誤差。

3、測量裝置的安裝或配線不當(dāng)，周圍環(huán)境條件的變化以及測量人員經(jīng)驗(yàn)不足、反應(yīng)不準(zhǔn)等因素。怎么會產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的呢?第5頁/共27頁（1）測量設(shè)備的誤差：由于標(biāo)準(zhǔn)度量、儀器儀表本身具有誤差，例如刻度不準(zhǔn)，結(jié)果在測量中就會造成系統(tǒng)誤差。

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基本誤差：儀表在正常工作的條件下，由于儀表本身的結(jié)構(gòu)、制造工藝等方面的不完善而產(chǎn)生的誤差叫做基本誤差。（儀表活動部分的摩擦、標(biāo)度尺刻度不準(zhǔn)、零件裝配不當(dāng)?shù)?。?/p>

附加誤差：儀表因?yàn)槠x了規(guī)定的工作條件而產(chǎn)生的誤差叫做附加誤差。（溫度、頻率、波形的變化超出規(guī)定的使用條件，工作位置不當(dāng)或存在外電場、外磁場的影響）

測量儀表的誤差第7頁/共27頁

（2）測量方法的誤差

由于所用的測量方法不夠完善而引起的誤差。例如引用了近似公式，以及未能足夠估計(jì)漏電、接觸電阻、儀表內(nèi)阻等對測量結(jié)果的影響。第8頁/共27頁

系統(tǒng)誤差表示了測量結(jié)果偏離其真實(shí)值的程度，反映了測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。系統(tǒng)誤差越小，測量結(jié)果的準(zhǔn)確度就越高。第9頁/共27頁

1、對度量器及測量儀器進(jìn)行校正。

2、消除誤差的根源。

3、采用特殊的測量方法。

如何消除系統(tǒng)誤差第10頁/共27頁

（1）對度量器及測量儀器進(jìn)行校正。在測量中，度量器和測量儀器的誤差直接影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確度，所以在準(zhǔn)確度要求較高的測量結(jié)果中，常引入校正值，以消除誤差。

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（2）消除誤差的根源：選擇合理的測量方法，配置恰當(dāng)?shù)臏y量儀器，改善儀表安裝質(zhì)量和配線方式，盡量使測量儀表在規(guī)定的使用條件下工作，測量前檢查調(diào)整儀表零位以及采取屏蔽措施來消除外部磁場、電場等各種外界因素造成的影響。

第12頁/共27頁（3）采用特殊的測量方法。主要有：①替代法。②正負(fù)消去法。③換位法。第13頁/共27頁

替代法：在保持儀表讀數(shù)狀態(tài)不變的條件下，用等值的已知量去替代被測量。這樣的測量結(jié)果就和測量儀表的誤差及外界條件的影響無關(guān)，從而消除了系統(tǒng)誤差。例如用電橋測電阻時(shí)，用標(biāo)準(zhǔn)電阻替代被測電阻，并調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)電阻使電橋達(dá)到原來的平衡狀態(tài)，則被測電阻值就等于這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻值，這就排除了電橋本身和外界因素的影響，消除了由它們所引起的系統(tǒng)誤差。

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正負(fù)消去法：如果第一次測量時(shí)誤差為正，第二次測量時(shí)誤差為負(fù)，則可對同一量反復(fù)測量兩次，然后取兩次測量的平均值，便可消除這種系統(tǒng)誤差。例如指針式儀表，由于活動部分的摩擦作用，結(jié)果對同一大小的被測量，在其數(shù)值上升或下降情況下進(jìn)行測量時(shí)，就會有不同的讀數(shù)。為了消除這種系統(tǒng)誤差，可使被測量由小增大到某一點(diǎn)，再從大減小到同一點(diǎn)，然后再取兩次測量的平均值，就可消除摩擦所引起的系統(tǒng)誤差。第15頁/共27頁

換位法：當(dāng)系統(tǒng)誤差恒定不變時(shí)，在兩次測量中使它從相反的方向影響測量結(jié)果，然后取其平均值，從而使這種系統(tǒng)誤差得到消除。例如，用等比率臂電橋進(jìn)行測量時(shí)，為了消除比率臂電阻值不準(zhǔn)造成的誤差，可以采取換臂措施，即將兩個(gè)比率臂電阻的位置調(diào)換，再進(jìn)行一次測量，然后取兩次測量的平均值即可。

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二、偶然誤差

定義：偶然誤差是一種大小和符號都不固定的誤差，即在同一條件下對同一被測量反復(fù)測量時(shí),各次的測量結(jié)果都不一致,沒有確定的變化規(guī)律。所以又稱為“隨機(jī)誤差”。第17頁/共27頁

產(chǎn)生偶然誤差的原因很多，如溫度、濕度、磁場、電場、電源頻率等的偶然變化都可能引起這種誤差；此外，觀測者本身感官分辨本領(lǐng)的限制，也是偶然誤差的一個(gè)來源。偶然誤差反映了測量的精密度，偶然誤差越小，精密度就越高。反之則精密度越低。

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怎么樣消除偶然誤差呢？

在足夠多次的測量中，絕對值相等的正誤差和負(fù)誤差出現(xiàn)的機(jī)會(次數(shù))是相同的，而且，小誤差比大誤差出現(xiàn)的機(jī)會總是更多。這樣，在足夠多次的測量中，偶然誤差的算術(shù)平均值必然趨近于零。由此可知，為了消除偶然誤差對測量結(jié)果的影響，可以采用增加重復(fù)測量次數(shù)的方法來達(dá)到。測量次數(shù)愈多，測量結(jié)果的算術(shù)平均值愈趨近于實(shí)際值。所以，在測量儀器儀表選定以后，測量次數(shù)是保證測量精密度的前提。在工程測量中，由于偶然誤差較小，通?？梢圆挥杩紤]。

第19頁/共27頁系統(tǒng)誤差和偶然誤差是兩類性質(zhì)完全不同的誤差。系統(tǒng)誤差反映在一定條件下誤差出現(xiàn)的必然性；而偶然誤差則反映在一定條件下誤差出現(xiàn)的可能性。系統(tǒng)誤差和偶然誤差兩者對測量結(jié)果的綜合影響反映為測量的準(zhǔn)確度，又稱精確度。第20頁/共27頁測量誤差是不可能絕對消除的，但要盡可能減小誤差對測量結(jié)果的影響，使其減小到允許的范圍內(nèi)。消除測量誤差，應(yīng)根據(jù)誤差的來源和性質(zhì)，采取相應(yīng)的措施和方法。必須指出：一個(gè)測量結(jié)果中既存在系統(tǒng)誤差又存在偶然誤差時(shí)，要截然區(qū)分兩者是不容易的。所以應(yīng)根據(jù)測量的要求和兩者對測量結(jié)果的影響程度，選擇消除方法。

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一般情況下，在對精密度要求不高的工程測量中，主要考慮對系統(tǒng)誤差的消除；而在科研、計(jì)量等對測量準(zhǔn)確度和精密度要求較高的測量中，必須同時(shí)考慮消除上述兩種誤差。

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三、疏失誤差

疏失誤差是在測量過程中由于操作、讀數(shù)、記錄和計(jì)算等方面的錯(cuò)誤所引起的一種明顯歪曲測量結(jié)果的誤差。例如對測量儀表的不正確讀數(shù)，對觀察結(jié)果的不正確記錄等等。顯然，凡是含有疏失誤差的測量結(jié)果是應(yīng)該摒棄的。

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疏失誤差產(chǎn)生的原因及消除方法

原因：主要由于操作者的粗心和疏忽造成。另外也包括由于操作者素質(zhì)太差，不懂正確讀數(shù)而造成的誤差。

消除方法：對含有疏失誤差的測量結(jié)果應(yīng)拋棄不用。消除疏失誤差的根本方法是加強(qiáng)操作者的工作責(zé)任心，倡導(dǎo)認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，同時(shí)要提高操作者的素質(zhì)和技能水平。第24頁/共27頁以前學(xué)過的各種誤差小結(jié)

基本誤差

附加誤差絕對誤差誤差的表示方法相對誤差引用誤差系統(tǒng)誤差測量誤差偶然誤差疏失誤差儀表誤差以前學(xué)過的各種誤差小結(jié)

基本誤差

附加誤差絕對誤差誤差的表示方法相對誤差引用誤差